EP2601388A1 - Mehrteiliges turboladergehäuse - Google Patents

Mehrteiliges turboladergehäuse

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Publication number
EP2601388A1
EP2601388A1 EP11721766.1A EP11721766A EP2601388A1 EP 2601388 A1 EP2601388 A1 EP 2601388A1 EP 11721766 A EP11721766 A EP 11721766A EP 2601388 A1 EP2601388 A1 EP 2601388A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
turbocharger
housing part
casing
hot
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11721766.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Daut
Richard Haschke
Richard Baier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2601388A1 publication Critical patent/EP2601388A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F05D2250/40—Movement of components
    • F05D2250/42—Movement of components with two degrees of freedom

Definitions

  • the invention relates to a turbocharger housing, wherein an oil line begins at a first opening of an outer side of the first housing part, passes through the first housing part and opens at a second opening into a substantially hollow cylindrical bearing receptacle of the first housing part. Furthermore, the invention relates to a turbocharger with such a housing.
  • Turbochargers are used to improve the performance of internal combustion engines, in which the kinetic energy of the exhaust gas stream is removed by means of a turbine and used via a common shaft of the turbine and a compressor to press the fuel-air mixture into the internal combustion engine.
  • the fixed displacement of the internal combustion engine can be filled with a larger amount of the mixture, which can be achieved in the combustion of a larger lifting force and thus a larger engine power.
  • passenger cars reached turbocharger, or the shaft of the turbocharger a rotational speed of over 200,000 revolutions per minute. For commercial vehicles, this value is on the order of 50,000 revolutions per minute.
  • the shaft of the turbocharger is usually mounted by means of a sliding bearing in the turbocharger housing, which just in the bearing receptacle of the turbocharger housing a large frictional energy is released in the form of heat.
  • the turbocharger housing is located between the so-called hot housing and the cold housing.
  • the hot housing the exhaust gas flow is directed to the turbine, whereby additional heat is transferred to the hot housing from the hot exhaust gas flow.
  • typically 1050 ° C prevails in the hot housing, whereas in the cold housing, where the fuel-air mixture is compressed, a temperature of approximately 20 ° prevails.
  • turbocharger housing is cooled by a water cooling sustainable and especially in the vicinity of the bearing receiver.
  • it must be prevented that heat from the exhaust gas flow passes through the turbocharger housing to the cold housing, which can typically also take place via the shaft.
  • it is necessary to dissipate the frictional heat generated in the sliding bearing. If the cooling inside the turbocharger housing fails, then damage to the plain bearing and premature ignition of the fuel-air mixture in the cold housing is risked.
  • a turbocharger with housing wherein the housing is provided for receiving a sliding bearing for the shaft of the turbocharger.
  • This housing consists essentially of a casting, which contains a water pipe for cooling the bearing support. For the majority of the water pipe, the housing completely covers the same in the radial and axial direction.
  • the object of the invention is to provide a lighter turbocharger housing which is simpler and less expensive to manufacture without degrading the operation of the turbocharger housing.
  • turbocharger housing of the type mentioned above in that the turbocharger housing has a second housing part attached to the first housing part and both housing parts together form a cooling water conduit provided for cooling the bearing mount.
  • an oil supply in the form of at least one oil line is provided in the turbocharger housing, which serves to supply oil to bearings arranged in the hollow cylindrical bearing mount.
  • the first housing part has a first opening which is arranged on an outer side of the first housing part.
  • the oil line begins, which passes through the first in the housing part.
  • the oil line can be introduced or formed by corresponding holes in the first housing part.
  • the oil line ends and opens into the substantially hollow cylindrical bearing receptacle.
  • the bearing support was formed by a machining, such as drilling, on the first housing part.
  • the bearing receptacle optionally deviates from the substantially hollow cylindrical shape.
  • the second opening thus represents the mouth of the oil line in the bearing receptacle, with which the sliding or rolling bearing of the turbocharger can be supplied with oil.
  • the turbocharger housing in addition to the first housing part and a second housing part, which is attached to the first housing part.
  • the attachment can be accomplished by a known joining technique, such as welding, gluing, crimping and / or soldering. Laser welding is particularly suitable because it ensures industrial production with a very short production time.
  • the addition of the second housing part to the first housing part creates a cooling water pipe, which is provided for cooling the bearing seat.
  • a part of the outer surface of the first housing part and a further part of the outer surface of the second housing part together form the inner wall of the cooling water pipe. It is advantageous that the cooling water line does not have to be produced in a complex casting process, but both housing parts according to the invention can be produced with conventional machining methods or forming techniques and joined together after processing.
  • the first housing part has been produced from a forged part by means of machining methods, for example drilling, turning and / or milling.
  • the first housing part can also be made of sheet metal, but care must be taken to ensure the heat flow or the cooling effect.
  • the second housing part can also be produced particularly cost-effectively by being formed as a sheet metal part, in particular as a cold-formed sheet metal part. Due to the applicable machining methods, it is also possible the cross section of the cooling water line with very low manufacturing tolerance - compared to the cooling chamber within the conventional castings - significantly increase, which with the same external dimensions advantageously up to four times as large cooling water flow can be achieved can.
  • the attachment of the second housing part to the first housing part is formed by two connecting seams running along the cooling water pipe.
  • a seam is the remaining result of one of the joining techniques used. When welding it would be, for example, a weld and gluing, for example, a glued seam, etc. It is advantageous that, in contrast to Sandgußclar the holen spaces of the cooling water pipe must not be subsequently cleaned under high water pressure of sand residues. In addition, drilling for the removal of the sand core not even fall.
  • connection seams not only has to ensure the structural stability of the turbocharger housing, but also to ensure a tightness of the cooling water pipe in such a way that a cooling water leak under the conditions prevailing during operation can be excluded.
  • connection seams also have a sealing function.
  • the second housing part is partially or entirely formed from sheet metal, it is not necessary to allow a heat flow to flow over the connecting seam, since the sheet can absorb relatively little heat due to its small thickness.
  • the cooling takes place through the water pipe mainly via the first housing part.
  • the first and second housing part are designed as forgings, so that both housing parts accommodate or direct larger heat fluxes, which may be necessary depending on the turbocharger application.
  • the first and second housing part are made of sheet metal.
  • the first housing part is provided for connection to a cold housing and / or a hot housing.
  • a cold housing and / or a hot housing For assembly reasons, it makes sense to screw together the cold housing, the hot housing and the turbocharger housing.
  • the connections of these housings can also be brought about by other known fastening means.
  • the second housing part due to an overall smaller contact surface not at all or only a little heat transfer from the hot housing on the turbocharger housing part must take part, but due to the distance and the spacers, a further advantageous isolation.
  • the spacers are particularly suitable, joining and vibration forces, which may arise during assembly or during operation, record.
  • a third housing part is provided to form a mounting adapter for fastening the first housing part to the cold housing.
  • the first housing part such that a direct attachment to the cold housing is possible.
  • this third housing part can optionally also be formed from sheet metal, a further cost advantage arises due to the multiple-part design.
  • the attachment of the third housing part on the first housing part can be accomplished by screwing or laser welding or any other type of mechanical connection.
  • a fastening means such as a screw, both for screwing the first housing part to the hot housing, as well as for attachment of the third housing part to the first housing part, is provided. This simplifies the attachment of the turbocharger dergeophuses in a two- or multi-part design in that for the same fastener is used.
  • the turbocharger housing according to the invention can be used both in roller-mounted and in slide-mounted turbochargers.
  • the turbocharger housing may further consist of more than two or three parts, each part being designed specifically for one or more functions. It is important that one of the cooling water pipe forming housing parts has sufficient mass to ensure optimum heat conduction to the cooling water pipe.
  • FIG. 1 shows a sliding bearing turbocharger with a three-piece turbocharger housing in longitudinal section along the axis of rotation
  • FIG. 2 shows the first housing part of the turbocharger housing of FIG. 1 as a machined forging part in longitudinal section along the axis of rotation
  • FIG. 3 the first housing part of the turbocharger housing of FIG. 1 with
  • FIG. 6 shows the second housing part of the turbocharger housing of FIG. 1 in a first sectional view perpendicular to the axis of rotation
  • FIG. 7 the second housing part of the turbocharger housing of FIG. 1 in a second sectional view perpendicular to the axis of rotation
  • Fig. 8 the third housing part of the turbocharger housing of FIG. 1 with
  • the first housing part 15 of the turbocharger housing is designed as a machined by-worked forging in longitudinal section along the axis of rotation R.
  • the turbocharger housing consists of the first housing part 15, the second housing part 7 and the third housing part 16.
  • the turbocharger housing is arranged between the cold housing 1 and the hot housing and screwed to both.
  • the shaft 19 connects the turbine 10, which is arranged in the hot housing 12, with the arranged in the cold housing 1 compressor 17, which on the shaft 19 by means of a fastening element 18, for example, a mother attached is.
  • the shaft 19 is integrally formed with the turbine 10, which basically there is the danger that due to heat conduction heat from the circular housing 12 moves into the cold housing 1.
  • the water pipe 11 has a square or at least rectangular sectional area, wherein the water pipe has a substantially annular shape and comprises a part of the sliding bearing radially.
  • the water pipe 1 1 is also often referred to as a cooling chamber or water pocket.
  • the water pipe 1 1 is partly formed by the first housing part 15 and the other part of the second housing part 7 and limited.
  • the connecting seams 9,14 were made by means of a joining technique, such as laser welding, and lead to a structural stability of the turbocharger housing and also seal the water pipe 11, so that no cooling water can occur.
  • the connecting element 13 is formed substantially tubular and welded to the second housing part 7. It allows an advantageous connection for a coolant hose.
  • the connection element 13 can act as an inlet or outlet.
  • the third housing part 16 is formed as a sheet metal part, whereby a cost advantage arises because a relatively favorable cold forming takes the place of machining production methods. Alternatively, the third housing part 16 can be made in one piece with the first housing part 15, if a multi-part design is not desired, or a bipartite of the turbocharger housing is desired.
  • the third housing part 16 is pressed radially into the cold housing 1 and additionally screwed thereto.
  • the plain bearing of the turbocharger has plain bearing rings 8, which are supplied in oil via oil lines 3,5. As spacers spacer rings 6 are used.
  • Fig. 2 to 4 show the first housing part 15 in different views.
  • the first housing part 15 is a forged part, which has a lubricant line system which has been formed by subsequent drilling on the forging.
  • the oil line 3 has a first opening 2 on an outer surface of the housing part 15, extends radially to the axis of rotation R and branches into an oblique oil line 5 which extends substantially in the axial direction, but also slightly inclined to the axis of rotation, to a not designated opening in the bearing receptacle 20 to open.
  • the outer radii of the housing part 15 have been made by turning, that is, they have also been created by exciting machining. It is advantageous that the resulting cylindrical and disc-like surface can be machined with a very high precision and together with the second housing part, not shown, can form a water pipe, which can be very precisely gesetigt.
  • the viewing direction along the axis of rotation extends to the side of the first housing part 15 which migrates towards the cold housing 1.
  • the bores 24 can be seen, which are provided with different bore spacings (in each case on the horizontal axis Z, or on the vertical axis Y projected) are complained of.
  • the bores 24 serve on the one hand to attach the third housing part, and on the other hand, to connect the first housing part with the cold housing and the hot housing, the differently selected bore spacings ensure that the parts are bolted together in the right orientation.
  • a combination of the bore spacings A, B, C ensures that the components always have the correct position to each other.
  • Fig. 5 to 7 show the second housing part 7 in different views.
  • the second housing part 7 essentially has the shape of a bush which has a depression on the bush bottom, which protrudes axially out of the bush and in which a bore 23 has been introduced. Furthermore, the second housing part 7 in the cylindrical part has an opening 22 and / or an opening with connection element 21. Through such openings it is ensured that the cooling water can flow into the water pipe 11, which is formed by the second housing part 7 in part.
  • edges of the bore 23, as well as the edges of the opposite (largest) circular opening of the second housing part 7 take part in the welding with the first housing part 15 insofar that a part of the material in addition to the material introduced by the joining process in particular also to form the Weld contributes. It can be seen that the connecting seams are two closed, that is, annular compounds.
  • the third housing part 16 has radially inwardly a cylindrically shaped axial extension 26, which serves for the axial spacing of the cold housing 1.
  • the outer circumference of the third housing part 16 designed as a fastening adapter is chosen so that the third housing part 16 can be pressed into the cold housing 1. This simplifies assembly, in which the third housing part 16 has a holding function, as long as the screw connection has not yet been carried out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft zusammenfassend ein Turboladergehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, wobei eine Ölleitung an einer ersten Öffnung einer Außenseite des ersten Gehäuseteil beginnt, durch das erste Gehäuseteil hindurch verläuft und an einer zweiten Öffnung einer im wesentlichen hohlzylindrischen Lageraufnahme des ersten Gehäuseteils mündet. Derartige Turboladergehäuse des Stand der Technik werden aufwändig im Sandgußverfahren hergestellt und verursachen somit hohe Produktionskosten. Es wird gelehrt ohne funktionale Einbußen zu einem einfach herzustellenden und kostengünstigen Turboladergehäuse zu gelangen, indem das Turboladergehäuse ein an das erste Gehäuseteil angefügtes, zweites Gehäuseteil aufweist und beide Gehäuseteile zusammen eine zur Kühlung der Lageraufnahme vorgesehene Kühlwasserleitung bilden. Damit wird es möglich durch übliche spanabhebende Fertigungsmethoden und Fügetechnik zu einem leichten Turboladergehäuse zu gelangen, welches kostengünstig herstellbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Mehrteiliges Turboladergehäuse
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Turboladergehäuse, wobei eine Ölleitung an einer ersten Öffnung einer Außenseite des ersten Gehäuseteil beginnt, durch das erste Gehäuseteil hindurch verläuft und an einer zweiten Öffnung in eine im wesentlichen hohlzylindrischen Lageraufnahme des ersten Gehäuseteils mündet. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Turbolader mit einem derartigen Gehäuse.
Stand der Technik Hintergrund der Erfindung
Turbolader werden zur Leistungsverbesserung von Brennkraftmaschinen verwendet, in denen die kinetische Energie des Abgasstromes mittels einer Turbine entnommen und über eine gemeinsame Welle der Turbine und eines Verdichters dazu verwendet wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbren- nungsmotor zu pressen. Auf diese Weise kann der fixe Hubraum der Brennkraftmaschine mit einer größeren Menge des Gemisches gefüllt werden, womit bei der Verbrennung eine größere Hubkraft und somit eine größere Motorleistung erzielt werden kann. Bei Personenkraftwagen erreichten Turbolader, beziehungsweise die Welle des Turboladers eine Umdrehungsgeschwindigkeit von über 200.000 Umdrehungen pro Minute. Bei Nutzkraftwagen liegt dieser Wert in der Größenordnung von 50.000 Umdrehungen pro Minute. Die Welle des Turboladers ist in der Regel mittels eines Gleitlagers im Turboladergehäuse gelagert, womit gerade in der Lageraufnahme des Turboladergehäuses eine große Reibungsenergie in Form von Wärme freigesetzt wird. Außerdem befindet sich das Turboladergehäuse zwischen dem sogenannten Heißgehäuse und dem Kaltgehäuse. Im Heißge- häuse wird der Abgasstrom auf die Turbine geleitet, wobei vom heißen Abgasstrom zusätzlich Wärme auf das Heißgehäuse übertragen wird. Während des Betriebes herrschen im Heißgehäuse typischerweise 1050 °C, wohingegen im Kaltgehäuse, wo das Kraftstoff - Luft-Gemisch komprimiert wird, eine Temperatur von ungefähr 20° herrscht.
Aus diesen Gründen ist es erforderlich, dass das Turboladergehäuse mittels einer Wasserkühlung nachhaltig und insbesondere in der Nähe der Lageraufnahme gekühlt wird. Einerseits muss verhindert werden, dass Wärme aus dem Abgasstrom über das Turboladergehäuse zum Kaltgehäuse wandert, was typi- scherweise auch über die Welle geschehen kann. Zum anderen gilt es die im Gleitlager entstandenen Reibungswärme abzuführen. Sollte die Kühlung innerhalb des Turboladergehäuses versagen, so wird eine Beschädigung des Gleitlagers und eine vorzeitige Entzündung des Kraftstoff -Luft-Gemisches im Kaltgehäuse riskiert.
Aus WO 2009/013332 A3 ist ein Turbolader mit Gehäuse bekannt, wobei das Gehäuse zur Aufnahme eines Gleitlagers für die Welle des Turboladers vorgesehen ist. Dieses Gehäuse besteht im wesentlichen aus eine Gussteil, welches eine Wasserleitung für die Kühlung der Lageraufnahme enthält. Für den Groß- teil der Wasserleitung umfasst das Gehäuse dieselbe in radialer und axialer Richtung vollständig.
Turboladergehäuse aus gegossenem Metall weisen zwar eine exzellente Wärmeleitfähigkeit auf, haben allerdings auch ein hohes Gewicht und verursachen, gerade im Hinblick auf die aufwändig zu integrierende, aber unabkömmliche Kühlwasserleitung, sehr hohe Fertigungskosten. Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist daher ein leichteres Turboladergehäuse anzugeben, welches einfacher und kostengünstiger herzustellen ist, ohne dabei die Funktionsweise des Turboladergehäuses zu verschlechtern.
Die Aufgabe wird durch ein Turboladergehäuse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Turboladergehäuse ein an das erste Gehäuseteil angefügtes, zweites Gehäuseteil aufweist und beide Gehäuseteile zusammen eine zur Kühlung der Lageraufnahme vorgesehene Kühlwasserleitung bilden.
Erfindungsgemäß im Turboladergehäuse eine Ölversorgung in Form wenigs- tens einer Ölleitung vorgesehen, die dazu dient in der hohlzylindrischen Lageraufnahme angeordnete Lager mit Öl zu versorgen. Dazu weist das erste Gehäuseteil eine erste Öffnung auf, die an einer Außenseite des ersten Gehäuseteils angeordnet ist. An dieser ersten Öffnung beginnt die Ölleitung, die durch das erste in Gehäuseteil hindurch verläuft. Beispielsweise kann die Öllei- tung durch entsprechende Bohrungen in das erste Gehäuseteil eingebracht oder ausgeildet werden. An einer zweiten Öffnung des ersten Gehäuseteils endet die Ölleitung und mündet in die im wesentlichen hohlzylindrischen Lageraufnahme. Auch die Lageraufnahme wurde durch eine spanabhebende Bearbeitung, wie zum Beispiel Bohren, am ersten Gehäuseteil ausgebildet. Gegebenenfalls befinden sich diverse Nuten oder ringsähnliche Ausbildungen an der hohlzylindrischen Innenfläche der Lageraufnahme, womit die Lageraufnahme gegebenenfalls von der im wesentlichen hohlzylindrischen Form abweicht. Die zweite Öffnung stellt somit die Mündung der Ölleitung in die Lageraufnahme dar, womit das Gleit- oder Wälzlager des Turboladers mit Öl ver- sorgt werden kann.
Bei gleitgelagerten Turboladern wird beispielsweise das Schmiermittel Öl von außen unter Anwendung eines entsprechenden Druckes in die Lageaufnahme gepresst, wobei es zwischen der Lageraufnahme und den Gleitringen einen so genannten Quetschfilm bildet und nach und nach in axialer Richtung weiterwandert und das Gleitlager schließlich verlässt. Erfindungsgemäß weist das Turboladergehäuse neben dem ersten Gehäuseteil auch ein zweites Gehäuseteil auf, welches an das erste Gehäuseteil angefügt ist. Die Anfügung kann durch eine bekannte Fügetechnik bewerkstelligt werden, wie zum Beispiel, Schweißen, Kleben, Bördeln und/oder Löten. Laserschweißen bietet sich insbesondere an, da somit eine industrielle Fertigung mit einer sehr kurzen Herstellungsdauer gewährleistet ist. Durch die Anfügung des zweiten Gehäuseteils an das erste Gehäuseteil entsteht eine Kühlwasserleitung, die zur Kühlung der Lageraufnahme vorgesehen ist. Mit anderen Worten, ein Teil der Außenfläche des ersten Gehäuseteils und ein weiterer Teil der Außenfläche des zweiten Gehäuseteils bilden zusammen die Innenwandung der Kühl- Wasserleitung. Daran ist vorteilhaft, dass die Kühlwasserleitung nicht in einem aufwändigen Gußverfahren hergestellt werden muss, sondern beide erfindungsgemäße Gehäuseteile mit üblichen spanabhebenden Methoden oder Umformtechniken herstellbar sind und nach der Bearbeitung zusammengefügt werden.
Vorteilhafterweise ist das erste Gehäuseteil aus einem Schmiedeteil mit spanabhebenden Methoden, beispielsweise Bohren, Drehen und/oder Fräsen, hergestellt worden. Alternativ kann das erste Gehäuseteil auch aus Blech hergestellt werden, wobei jedoch auf die Gewährleistung dmes Wäremeflusses, bzw des Kühleffektes geachtet werden muss. Das zweite Gehäuseteil ist ebenfalls besonders kostenarm herstellbar, indem es als Blechteil, insbesondere als kaltumgeformtes Blechteil, ausgebildet wird. Aufgrund der anwendbaren spanabhebenden Methoden, ist es auch möglich den Querschnitt der Kühlwasserleitung mit sehr geringer Fertigungstoleranz - im Vergleich zur Kühlkammer inner- halb der herkömmlichen Gussteile - deutlich zu vergrößern, womit bei gleich bleibenden äußeren Abmessungen vorteilhafterweise ein bis zu viermal so großer Kühlwasserdurchfluss erreicht werden kann. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Anfügung des zweiten Gehäuseteils an das erste Gehäuseteil von zwei an der Kühlwasserleitung entlang verlaufenden Verbindungsnähten gebildet. Eine Verbindungsnaht ist das verbleibende Ergebnis einer der angewandten Fügetechniken. Beim Schweißen wäre es beispielsweise eine Schweißnaht und ein Kleben beispielsweise eine Klebenaht, etc. Daran ist vorteilhaft, dass im Gegensatz zum Sandgußverfahren die holhen Räume der Kühlwasserleitung nicht nachträglich unter Wasserhochdruck von Sandrückständen gesäubert werden müssen. Zudem fallen Bohrungen zur Entfernung des Sandkernes gar nicht erst an.
Die Verbindungsnaht muss nicht nur die strukturelle Stabilität des Turboladergehäuses gewährleisten, sondern auch eine Dichtheit der Kühlwasserleitung dahingehend herbeiführen, dass ein Kühlwasserleck unter den beim Betrieb herrschenden Bedingungen ausgeschlossen werden kann. Somit kommt den Verbindungsnähten auch eine Dichtfunktion zu.
Ist das zweite Gehäuseteil teilweise oder ganz aus Blech gebildet, so ist es nicht notwendig einen Wärmefluss über die Verbindungsnaht verlaufen zu lassen, da das Blech aufgrund seiner geringen Dicke relativ wenig Wärme auf- nehmen kann. Somit erfolgt die Kühlung durch die Wasserleitung hauptsächlich über das erste Gehäuseteil. Alternativ sind das erste und zweite Gehäuseteil als Schmiedeteile ausgeführt, womit beide Gehäuseteile größere Wärmeströme beherbergen bzw. leiten können, was in Abhängigkeit der Turboladeranwendung gegebenenfalls notwendig ist. Alternativ können beispielsweise bei gerin- geren Hitzebelastungen das erste und zweite Gehäuseteil aus Blech gefertigt werden.
Vorteilhafterweise ist dass erste Gehäuseteil zur Verbindung mit einem Kaltgehäuse und/oder einem Heißgehäuse vorgesehen. Aus Montagegründen ist es sinnvoll das Kaltgehäuse, das Heißgehäuse und das Turboladergehäuse miteinander zu verschrauben. Die Verbindungen dieser Gehäuse kann jedoch auch durch andere bekannte Befestigungsmittel herbeigeführt werden. Jedoch ist wichtig, dass ein möglicherweise aus Blech bestehendes Gehäuseteil des Turboladergehäuses nicht an der Übertragung des Drehmomentes der Verschraubung teilnehmen sollte. Daher sind beispielsweise Distanzhülsen zur Anschraubung des ersten Gehäuseteil an das Heißgehäuse oder das Kaltgehäuse sinnvoll, wenn es gilt ein aus Blech gefertigtes Gehäuseteil bei dieser Befestigung zu umgehen. Die Distanzhülsen bilden somit im wesentlichen die axiale Breite des zweiten Gehäuseteils ab, die bei der Befestigung überbrückt werden muss. Daran ist vorteilhaft, dass das zweite Gehäuseteil aufgrund einer insgesamt geringeren Anlagefläche überhaupt nicht oder nur wenig an einer Wärmeübertragung vom Heißgehäuse auf dass Turboladergehäuseteil teil- nehmen muss, sondern aufgrund des Abstandes und der Distanzhülsen eine weitere vorteilhafte Isolation entsteht. Ferner eignen sich die Distanzhülsen besonders, Füge- und Vibrationskräfte, welche bei der Montage beziehungsweise im Betrieb entstehen können, aufzunehmen. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall ist es möglich anstatt Distanzhülsen zu verwenden, das zweite Gehäuseteil stabiler auszuführen (z.B. gedoppelte Wandungen oder Ähnliches), so dass das zweite Gehäuseteil zwischen erstem Gehäuseteil und dem Heißgehäuse verspannt werden kann. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein drittes Gehäuseteil dazu vorgesehen einen Befestigungsadapter zur Befestigung des ersten Gehäuseteils an das Kaltgehäuse zu bilden. Grundsätzlich ist es möglich das erste Gehäuseteil derart auszubilden, dass eine direkte Befestigung an das Kaltgehäuse möglich ist. Da jedoch dieses dritte Gehäuseteil optional ebenfalls aus Blech geformt werden kann, entsteht aufgrund der Mehrteiligkeit ein weiterer Kostenvorteil. Die Befestigung des dritten Gehäuseteil am ersten Gehäuseteil kann dabei durch Verschraubung oder Laserschweißen oder irgendeine andere Art einer mechanischen Verbindung bewerkstelligt werden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Befestigungsmittel, wie zum Beispiel eine Schraube, sowohl zur Anschraubung des ersten Gehäuseteils an das Heißgehäuse, als auch zu Befestigung des dritten Gehäuseteils an das ersten Gehäuseteil, vorgesehen. Dies vereinfacht die Befestigung des Turbola- dergehäuses in einer zwei- oder mehrteiligen Ausführung dadurch, dass dafür dasselbe Befestigungsmittel verwendbar ist.
Das erfindungsgemäße Turboladergehäuse ist sowohl bei wälzgelagerten, als auch bei gleitgelagerten Turboladern einsetzbar. Das Turboladergehäuse kann weiterhin aus mehr alszwei oder drei Teilen bestehen, wobei jedes Teil speziell für eine oder mehrere Funktionen vorgesehen sein kann. Wichtig ist, dass eines der die Kühlwasserleitung bildenden Gehäuseteile ausreichend Masse hat, um eine optimale Wärmeleitung zur Kühlwasserleitung sicherzustellen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugete Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen gleitgelagerten Turbolader mit einem dreiteiligen Turboladergehäuse im Längsschnitt entlang der Rotationsachse,
Fig. 2 das erste Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 als spanabhebend nachbehandeltes Schmiedeteil im Längsschnitt entlang der Rotationsachse,
Fig. 3 das erste Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 mit
Blickrichtung entlang der Vertikalachse,
Fig. 4 das erste Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 mit
Blickrichtung entlang der Rotationsachse, Fig. 5 das zweite Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 mit
Blickrichtung entlang der Rotationsachse,
Fig. 6 das zweite Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 in einer ersten Schnittdarstellung senkrecht zur Rotationsachse,
Fig. 7 das zweite Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 in einer zweiten Schnittdarstellung senkrecht zur Rotationsachse, Fig. 8 das dritte Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 mit
Blickrichtung entlang der Rotationsachse, und
Fig. 9 das dritte Gehäuseteil des Turboladergehäuses aus Fig. 1 in einer
Schnittdarstellung senkrecht zur Rotationsachse.
Ausführungsbeispiele
Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen gleitgelagerten Turbolader mit einem dreiteiligen Turboladergehäuse im Längsschnitt entlang der Rotationsachse R. Das erste Gehäuseteil 15 des Turboladergehäuses ist als spanabhebend nachbehandeltes Schmiedeteil im Längsschnitt entlang der Rotationsachse R ausgeführt.
Das Turboladergehäuse besteht aus dem ersten Gehäuseteil 15, dem zweiten Gehäuseteil 7 und dem dritten Gehäuseteil 16. Das Turboladergehäuse ist zwischen dem Kaltgehäuse 1 und dem Heißgehäuse angeordnet und mit beiden verschraubt.
Die Welle 19 verbindet die Turbine 10, welche im Heißgehäuse 12 angeordnet ist, mit dem im Kaltgehäuse 1 angeordneten Verdichter 17, welcher auf der Welle 19 mittels eines Befestigungselementes 18, z.B. einer Mutter, befestigt ist. Die Welle 19 ist einstückig mit der Turbine 10 ausgebildet, womit grundsätzlich die Gefahr besteht, dass aufgrund von Wärmeleitung Wärme aus dem Kreisgehäuse 12 in das Kaltgehäuse 1 wandert. Die Wasserleitung 11 weist eine quadratische oder zumindest rechteckige Schnittfläche auf, wobei die Wasserleitung im wesentlichen eine Ringform besitzt und einen Teil der Gleitlagerung radial umfasst. Die Wasserleitung 1 1 wird auch oft als Kühlkammer oder Wassertasche bezeichnet. Die Wasserleitung 1 1 wird zum einen Teil vom ersten Gehäuseteil 15 und zum anderen Teil vom zweiten Gehäuseteil 7 gebildet und begrenzt. Die Verbindungsnähte 9,14 wurden mittels einer Fügetechnik, wie zum Beispiel Laserschweißen, hergestellt und führen zu einer strukturellen Stabilität des Turboladergehäuses und dichten ebenso die Wasserleitung 11 ab, so dass kein Kühlwasser auftreten kann. Das Anschlusselement 13 ist im wesentlichen rohrartig ausgebildet und an das zweite Gehäuseteil 7 geschweißt. Es ermöglicht eine vorteilhafte Anbindung für einen Kühlmittelschlauch. Das Anschlusselement 13 kann hierbei als Einlass oder Auslass fungieren. Das dritte Gehäuseteil 16 ist als Blechteil ausgebildet, womit ein Kostenvorteil entsteht, da eine relativ günstige Kaltumformung an die Stelle von spanabhebenden Fertigungsmethoden tritt. Alternativ kann das dritte Gehäuseteil 16 einstückig mit dem ersten Gehäuseteil 15 ausgeführt werden, sofern eine Mehrteiligkeit nicht gewünscht ist, beziehungsweise eine Zweiteiligkeit des Tur- boladergehäuses angestrebt wird.
Das dritte Gehäuseteil 16 ist in das Kaltgehäuse 1 radial eingepresst und zusätzlich mit diesem verschraubt. Die Gleitlagerung des Turboladers weist Gleitlagersringe 8 auf, die in über Ölleitungen 3,5 mit Öl versorgt werden. Als Abstandhalter werden Abstandsringe 6 eingesetzt. Fig. 2 bis 4 zeigen das erste Gehäuseteil 15 in verschiedenen Ansichten. Das erste Gehäuseteil 15 ist ein Schmiedeteil, welches ein Schmiermittelleitungssystem aufweist, welches durch nachträgliche Bohrungen am Schmiedeteil ausgebildet worden ist. Die Ölleitung 3 weist eine erste Öffnung 2 an einer Au- ßenfläche des Gehäuseteils 15 auf, verläuft radial zur Rotationsachse R und verzweigt in eine schräge Ölleitung 5, die im wesentlichen in axialer Richtung, aber auch leicht zur Rotationsachse hin geneigt verläuft, um an einer nicht bezeichneten Öffnung in die Lageraufnahme 20 zu münden. Die Außenradien des Gehäuseteils 15 sind durch Drehen hergestellt worden, das heißt, sie sind ebenfalls durch spannende Bearbeitung entstanden. Dabei ist es von Vorteil, dass die so entstandene zylindrische und scheibenartige Fläche mit einer sehr hohen Präzision bearbeitet werden können und zusammen mit dem nicht abgebildeten zweiten Gehäuseteil eine Wasserleitung ausbilden können, die sehr präzise gefetigt werden kann.
In Fig. 4 verläuft die Blickrichtung entlang der Rotationsachse auf die dem Kaltgehäuse 1 zugewanderten Seite des ersten Gehäuseteils 15. Es sind die Bohrungen 24 zu erkennen, die untereinander mit unterschiedlichen Bohrungsab- ständen (jeweils auf die horizontale Achse Z, beziehungsweise auf die Vertikalachse Y projiziert) beanstandet sind. Die Bohrungen 24 dienen einerseits dazu das dritte Gehäuseteil anzubringen, und andererseits das erste Gehäuseteil mit dem Kaltgehäuse und dem Heißgehäuse zu verbinden, die unterschiedlich gewählten Bohrungsabstände stellen sicher, dass die Teile in der Richtigen Orien- tierung miteinander verschraubt werden. Eine Komination der Bohrungsabstände A, B, C stellt sicher, dass die Bauteile stets die korrekte Position zueinander inne haben.
Fig. 5 bis 7 zeigen das zweite Gehäuseteil 7 in verschiedenen Ansichten. Dass zweite Gehäuseteil 7 weist im wesentlichen die Form einer Büchse auf, welche auf dem Büchsenboden eine Absenkung aufweist, die aus der Büchse axial herausragt und in der eine Bohrung 23 eingebracht worden ist. Ferner weist das zweite Gehäuseteil 7 im zylindrischen Teil eine Öffnung 22 und/oder eine Öffnung mit Anschlusselement 21 auf. Durch derartige Öffnungen wird sichergestellt, dass das Kühlwasser in die Wasserleitung 11 fließen kann, die von dem zweiten Gehäuseteil 7 zum Teil gebildet wird.
Die Ränder der Bohrung 23, sowie die Ränder der gegenüberliegenden (größten) kreisförmigen Öffnung des zweiten Gehäuseteils 7 nehmen an der Verschweißung mit dem ersten Gehäuseteil 15 insoweit teil, dass ein Teil des Materials neben dem des speziell durch den Fügevorgang eingebrachten Materials ebenfalls zur Bildung der Schweißnaht beiträgt. Es ist zu erkennen, dass es sich bei den Verbindungsnähten um zwei geschlossene, das heißt, ringförmige Verbindungen handelt.
Fig. 8 und 9 zeigen das dritte Gehäuseteil 16 des Turboladergehäuses mit vier Bohrungen 25, die gleichermaßen angeordnet sind, wie die Bohrungen 24 des zweiten Gehäuseteils. Damit ist es möglich bei der Verschraubung des ersten Gehäuseteils 15 mit dem Heißgehäuse 12 im gleichen Arbeitsschritt das dritte Gehäuseteil 16 auf dem ersten Gehäuseteil zu befestigen. Dazu ist erforderlich, dass vier Schrauben zuerst durch nicht abgebildete Bohrungen des Kaltgehäu- se eins, durch die Bohrungen 25, danach durch die Bohrungen 24 und anschließend durch nicht abgebildete Distanzhülsen geführt werden, um im Heißgehäuse 12 verschraubt zu werden. Somit reichen vier Schrauben aus, den gesamten Turbolader zu montieren. Das dritte Gehäuseteil 16 weist radial innen einen zylindrisch ausgebildeten axial Fortsatz 26 auf, der zur axialen Beabstandung vom Kaltgehäuse 1 dient. Der Außenumfang des als Befestigungsadapter ausgebildeten dritten Gehäuseteils 16 ist so gewählt, dass das dritte Gehäuseteil 16 in das Kaltgehäuse 1 einpressbar ist. Damit wird die Montage vereinfacht, bei der das dritte Gehäu- seteil 16 eine Haltefunktion innehat, solange die Verschraubung noch nicht ausgeführt ist. W
12
Bezugszeichenliste
1 Kaltgehäuse 2 erste Öffnung
3 Ölleitung 4 zweite Öffnung
5 schräge Ölleitung 6 Abstandsring
7 zweites Gehäuseteil 8 Gleitlagerung
9. Verbindungsnaht 10 Turbine
11 Kühlwasserleitung 12 Heißgehäuse
13 Anschlusselement 14 Verbindungsnaht
15 erstes Gehäuseteil 16 drittes Gehäuseteil
17 Verdichter 18 Befestigungselement
19 Welle 20 Lageraufnahme
21 Anschlusselement 22 Öffnung
23 Bohrung 24 Bohrung
25 Bohrung 26 axialer Fortsatz
A Bohrungsabstand B Bohrungsabstand
C Bohrungsabstand R Rotationsachse
Y Vertikalachse Z Horizontalachse

Claims

Patentansprüche
1. Turboladergehäuse mit einem ersten Gehäuseteil (15), wobei eine Ölleitung (3) an einer ersten Öffnung (2) einer Außenseite des ersten Gehäuseteils (15) beginnt, durch das erste Gehäuseteil (15) hindurch verläuft und an einer zweiten Öffnung (4) in eine im wesentlichen hohlzylindrische Lageraufnahme des ersten Gehäuseteils ( 5) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Turboladergehäuse ein an das erste Gehäuseteil (15) angefügtes, zweites Gehäuseteil (7) aufweist und beide Gehäuseteile (7,15) zusammen eine zur Kühlung der Lageraufnahme (20) vorgesehene Kühlwasserleitung (1 1) bilden.
2. Turboladergehäuse nach Anspruch 1 , wobei das zweite Gehäuseteil (7) mittels Kleben, Schweißen, Bördeln und/oder Löten an das erste Gehäuseteil (15) angefügt ist.
3. Turboladergehäuse nach Anspruch 2, wobei die Anfügung des zweiten Gehäuseteils (7) an das erste Gehäuseteil (15) von zwei an der Kühlwasserleitung (11) entlang verlaufenden Verbindungsnähten (9,14) gebildet ist.
4. Turboladergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlwasserleitung (11) und die Ölleitung (3) des ersten Gehäuseteils (15) durch eine spanende Bearbeitung hergestellt sind.
5. Turboladergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseteil ( 5) zur Verbindung mit einem Kaltgehäuse (1) und/oder einem Heißgehäuse (12) vorgesehen ist.
6. Turboladergehäuse nach Anspruch 5, wobei das erste Gehäuseteil (15) unter Verwendung von Distanzhülsen an das Heißgehäuse (12) anschraubbar ist.
7. Turboladergehäuse nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei ein drittes Gehäuseteil (16) einen Befestigungsadapter zur Befestigung des ersten Gehäuseteils (15) an das Heißgehäuse (12) bildet.
8. Turboladergehäuse nach Anspruch 7, wobei ein Befestigungsmittel sowohl zur Anschraubung des ersten Gehäuseteils (15) an das Heißgehäuse (12), als auch zur Befestigung des dritten Gehäuseteils (16) an dem ersten Gehäuseteil (15) vorgesehen ist.
9. Turboladergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gehäuseteil (7) und/oder das dritte Gehäuseteil (16) jeweils aus Blech oder einem Schmiedeteil hergestellt sind/ist.
10. Turbolader mit einer Lagerung einer gemeinsamen Welle eines Verdichters (17) und einer Turbine (10), wobei die Lagerung in der Lageraufnahme (20) des Turboladergehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
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